Карточка №837 «Даешь ализарин!»

ИСТОЧНИК:

*Орлов В., Секрет изобретателя. – М.: Молодая гвардия, 1946. (электронная версия книги)

 

СИТУАЦИЯ:

До середины XIX века пунцовую краску – ализарин – добывали из корней полевого растения морены. Однако потребности в красителе росли: производителям тканей ализарин требовался в огромных количествах. Морена уже не могла удовлетворить возросший спрос. Природный краситель стал непомерно дорогим, нужен был его искусственный аналог.

 

Продираясь через значительные технические трудности, химики наконец-то получили ализарин из каменноугольного дегтя. Простым перебором веществ выйти на такое решение было практически невозможно: на это ушла бы уйма времени. Как же исследователи добрались до заветного вещества от пунцовой краски, добываемой из корней морены?

 

СИСТЕМНОЕ ПРОТИВОРЕЧИЕ:

Исходное вещество для производства искусственного ализарина должно быть точно известно, чтобы получить краситель, и такое вещество не должно быть известно, потому что круг проверяемых веществ необычайно широк.

 

РЕШЕНИЕ:

Исследователи рассуждали так, словно решали геометрическую задачу. Они предположили, что искусственный ализарин уже получен. После этого химики изучили такие химические реакции с использованием ализарина, которые, будучи проведенными в обратном порядке, вновь дадут ализарин. Например, парные реакции окисления и восстановления.

 

Восстановить ализарин удалось при помощи цинковой пыли: при этом получилось хорошо известное химикам вещество антрацен. Химики знали, как его получить – для этого нужен каменноугольный деготь. Однако потребовалось повозиться в лабораториях, чтобы научиться окислять антрацен. Но и эта задача была решена. Так и был получен сравнительно дешевый искусственный ализарин.

 

ИСПОЛЬЗОВАННЫЙ ПРИЕМ:

*Принцип «наоборот»:

а) вместо действия, диктуемого условиями задачи, осуществить обратное действие

*Шаг назад от ИКР

 

КОММЕНТАРИЙ:

Использованный химиками прием по существу своему напоминает известный в ТРИЗ метод «Шаг назад от ИКР». Если заранее понятно, какой должна быть готовая система и требуется лишь определить способ ее получения, необходимо представить готовую систему и внести в нее минимальное демонтирующее изменение. Возникает новая задача: как устранить дефект?

 

КАТЕГОРИЯ:

ТРИЗ в химии

Карточка №560 «Менделеев и бездымный порох»

ИСТОЧНИК:

*Беленький М. Менделеев. – М.: Молодая гвардия, 2010.

*Статья «Порох Менделеева»

СИТУАЦИЯ:

В 1890 году известный русский химик Д.И. Менделеев получил от морского ведомства предложение поучаствовать в разработке бездымного пороха для артиллерийских орудий, применявшихся на флоте. Было известно, что подобный порох на основе пироксилина имеется на вооружении армий Великобритании и Франции, но сведения о технологии создания взрывчатого вещества хранились в строжайшей тайне.

Менделеев взялся за решение этой задачи. Он посетил Лондон и Париж, ему удалось побывать в специальных химических лабораториях и на стрельбах. В распоряжении ученого оказался даже образец бездымного пороха. Но проникнуть в технологию его изготовления Менделееву не удавалось, данные о составе взрывчатого вещества тщательно охранялись. Как быть?

СИСТЕМНОЕ ПРОТИВОРЕЧИЕ:

Данные о составе пороха должны быть в открытом доступе, чтобы ученый мог изготовить свой вариант взрывчатого вещества, и таких данных в открытом доступе быть не должно, потому что они хранятся в строжайшем секрете.

РЕШЕНИЕ:

Популярная интернет-версия гласит, что Менделеев устроился неподалеку от одного из парижских пороховых заводов и принялся наблюдать за поступлением на предприятие грузовых вагонов с сырьем (серной кислотой, азотом, кислородом, спиртом), а также за выходом готовой продукции, то есть снарядов. Сопоставив данные, ученый якобы пришел к выводу о том, в каких пропорциях взяты те или иные вещества для изготовления французского бездымного пороха.

ИСПОЛЬЗОВАННЫЙ ПРИЕМ:

*Принцип вынесения:
а) отделить от объекта «мешающую» часть («мешающее» свойство) или, наоборот, выделить единственно нужную часть или нужное свойство

КОММЕНТАРИЙ:

Приведенная выше версия представляется сомнительной. Чтобы проделать такую работу, необходимо дни напролет безвылазно сидеть возле железнодорожной линии и считать вагоны, часто на глазок определяя, что в них находится. Более правдоподобными выглядят воспоминания сына ученого, Ивана Дмитриевича Менделеева. Русский химик упоминал в беседе с сыном, что он действительно раскрыл секрет французского бездымного пороха, воспользовавшись тем, что пороховой завод стоял на отдельной железнодорожной ветке. Но Менделеев не наблюдал за поставками, а просто взял годовой отчет железнодорожной компании о движении грузов. Это и позволило найти нужное соотношение веществ, входящих в состав пороха.

КАТЕГОРИЯ:

ТРИЗ в разведке

ТРИЗ в химии

Карточка №507 «Приключения пенициллина»

ИСТОЧНИК:

Моруа А. Жизнь Александра Флеминга. – М.: Издательство иностранной литературы, 1961.

СИТУАЦИЯ:

В конце 20-х годов прошлого столетия Александр Флеминг открыл пенициллин, который впоследствии избавил человечество от множества болезней. Однако в чистом виде выделить это вещество сам ученый-бактериолог не смог. На протяжении нескольких лет он не раз обращался к химикам с просьбой провести очистку имевшегося в его распоряжении антибактериального вещества и получить пенициллин. 

Для очистки жидкой культуры ученые пытались выпаривать воду из раствора, но упрямая субстанция буквально на глазах разлагалась, теряя полезные свойства. Пенициллин отличался очень большой неустойчивостью. Как быть?

СИСТЕМНОЕ ПРОТИВОРЕЧИЕ:

Пенициллин должен быть выпарен из раствора, чтобы получить это вещество в чистом виде, и пенициллин не должен быть выпарен из раствора, потому что при этом он теряет свои полезные свойства.

РЕШЕНИЕ:

Получить чистый пенициллин удалось при помощи метода лиофилизации, то есть мягкой вакуумной сушки предварительно замороженного биологического препарата. Оказывается, в вакууме замороженный водный раствор способен непосредственно перейти из твердого состояния в газообразное. Процесс, при котором лед, не тая, превращается в пар, называется сублимацией. 

При заморозке вещества теряют активность и перестают взаимодействовать. Остается сублимацией удалить воду, чтобы образовался сухой остаток, который долгое время будет сохранять активность. Таким способом оказалось возможно предохранить пенициллин от разрушения.

ИСПОЛЬЗОВАННЫЙ ПРИЕМ:

*Принцип «изменение физико-химических параметров объекта»:

а) изменить агрегатное состояние объекта

*Принцип «применение фазовых переходов»:

а) использовать явления, возникающие при фазовых переходах, например, изменение объема, выделение тепла и т.д.

КОММЕНТАРИЙ:

Сублимация (возгонка) по своей сути является фазовым переходом первого рода. Она широко применяется в пищевой промышленности. В частности, возгонку используют для получения так называемого сублимированного кофе.

КАТЕГОРИЯ:

ТРИЗ в химии

Карточка №497 «Держи порох сухим»

ИСТОЧНИК:

Злотин Б.Л., Зусман А.В. Приди на полигон. Практикум по теории решения изобретательских задач // Правила игры без правил. – Петрозаводск: Карелия, 1989. – С. 194-195, 215.

СИТУАЦИЯ:

В XIX веке на военных заводах, где производили порох, нередко происходили взрывы. Причиной их становилась процедура сушки, которую осуществляли, продувая через пороховую массу горячий воздух. По своему составу порох напоминает целлулоид, поэтому легко электризуется при трении. Если при этом в массе взрывчатого вещества проскочит искра, почти неминуемо произойдет взрыв. Как вести сушку опасного продукта, чтобы исключить возможность взрывов? Такой вопрос поставили изготовители пороха перед знаменитым русским химиком Д.И. Менделеевым.

СИСТЕМНОЕ ПРОТИВОРЕЧИЕ:

Сушка должна быть, чтобы удалить из пороха влагу, и сушки быть не должно, чтобы исключить взрывы при проскакивании искры.

РЕШЕНИЕ:

Менделеев правильно рассудил, что сделать порох сухим можно не только путем воздействия на него горячим воздухом. Главное – отобрать у пороха излишнюю влагу. Сделать это оказалось просто, обрабатывая взрывчатое вещество спиртом, который эту влагу активно поглощает.

ИСПОЛЬЗОВАННЫЙ ПРИЕМ:

*Принцип «посредника»:

а) использовать промежуточный объект, переносящий или передающий действие

КОММЕНТАРИЙ:

В принципе, можно удалить из пороха влагу и вымораживанием, то есть использовать изобретательский прием «сделать наоборот». Но такой способ, по всей видимости, будет более дорогостоящим, чем применение спирта.

КАТЕГОРИЯ:

ТРИЗ в химии

ТРИЗ в военном деле

Карточка №154 «Универсальный растворитель»

ИСТОЧНИК:

Альтшуллер Г.С., «Алгоритм изобретения»

СИТУАЦИЯ:

«…В «Основах изобретательства» рассказано о задаче, поставившей в тупик Эдисона. Суть задачи такова.

         Эдисон лично беседовал с теми, кто хотел поступить к нему в лабораторию. Он расспрашивал об их планах, интересовался, есть ли у них идеи, которые они стремились бы развить. Однажды некий молодой человек сказал Эдисону, что у него есть чудесная идея.

        – Чудесная? - переспросил Эдисон. Молодой человек объяснил:

         – Я хочу изобрести универсальный растворитель. Понимаете, жидкость, которая бы все растворяла.

         – Универсальный растворитель? - удивился Эдисон.- Скажите, а в какой посуде вы собираетесь его хранить?!

        Молодой человек растерянно промолчал…»

А что можете предложить вы?

СИСТЕМНОЕ ПРОТИВОРЕЧИЕ:

Растворитель должен соприкасаться с емкостью, чтобы он мог в ней храниться, и не должен соприкасаться с этой емкостью, поскольку он её просто-напросто растворит.

РЕШЕНИЕ:

         "...И вот «Пионерская правда» предложила эту задачу школьникам 5-7-х классов. Редакция дала мне возможность познакомиться с полученными ответами. Из 3000 участвовавших в конкурсе пионерских отрядов более 2500 справились с задачей, ошеломившей Эдисона.

        Вот некоторые ответы: «Хранить растворитель надо при низкой температуре, в замороженном виде» (6-й класс); «Надо хранить растворитель в твердом виде» (6-й класс); «Растворитель будет проводником, поэтому его можно хранить в электромагнитном поле, как плазму» (7-й класс)…"

ИСПОЛЬЗОВАННЫЙ ПРИЕМ:

Прием «изменение агрегатного состояния» (?)

Использование полей (?)

КОММЕНТАРИЙ:

«…Полвека назад идея сохранения универсального растворителя в другом агрегатном состоянии, в химически связанном виде или в электромагнитном поле была бы шедевром изобретательского творчества. Сейчас такими приемами уверенно владеют школьники…»

КАТЕГОРИЯ:

ТРИЗ в химии

Томас Алва Эдисон